En el mundo real, parece que viajar hacia atrás en el tiempo es imposible, pero ¿tenemos un teorema en física que implique este hecho?
Algunas personas (incluyendo a Feynman) describen las antipartículas como moviéndose en dirección opuesta al eje de coordenadas del tiempo. Por ejemplo, el campo de Dirac implica una integral del término
Si aplicamos la inversión del tiempo a un campo arbitrario , el efecto solo está tomando a , y multiplicándolo por una matriz , dónde
Se podría argumentar que debido a la segunda ley de la termodinámica, la entropía nunca disminuye con el tiempo, por lo que debe haber una dirección positiva. Sin embargo, ¿qué pasa si los sistemas que van hacia atrás en nuestro mundo adoptan un porcentaje diferente y afirman que ellos van hacia adelante y nosotros vamos hacia atrás? Además, aunque tenemos estadísticas cuánticas, tal teoría estadística no me convence del todo de que la entropía esté bien definida en una escala microscópica.
Parece que nada es capaz de prohibir la existencia de un sistema con el tiempo invertido, pero tampoco somos capaces de detectarlo (o lo hicimos pero no lo sabíamos). Estoy buscando a alguien que tenga una explicación para esto.
Hay dos aspectos en esto. Primero podemos aclarar un poco la teoría cuántica de campos. En segundo lugar, debemos distinguir el uso del concepto "tiempo" en las discusiones sobre la evolución unitaria cuántica (ecuación de Schrödinger) del concepto de "tiempo" en la evolución complicada que conduce a la irreversibilidad termodinámica. Estos conceptos están relacionados (por eso tienen el mismo nombre) pero la relación es bastante sutil.
En el método integral de trayectoria de Feynman no es que un positrón retroceda en el tiempo; es más que un positrón que avanza en el tiempo contribuye a las ecuaciones tal como lo haría un electrón que retrocede en el tiempo. Entonces, podemos pensar en un positrón que avanza en el tiempo como si fuera un electrón que retrocede en el tiempo, al menos a los efectos de escribir el propagador de Feynman y, por lo tanto, encontrar soluciones a la ecuación de Schrödinger.
Pero en estos cálculos el "tiempo" es un parámetro y la evolución es unitaria. Eso significa que realmente el comportamiento establece conexiones entre lo que sucede en regiones del espacio-tiempo separadas por el tiempo, sin importar realmente si la evolución va en una dirección u otra. Sólo al invocar el significado más amplio de "tiempo" (hablando en términos generales, el significado termodinámico) obtenemos un sentido de dirección. Para eso tienes que mirar un mayor número de líneas de tiempo que se entretejen juntas en patrones complicados, y encuentras que en el límite de un gran número de procesos, la entropía se hace más grande en una dirección, y esa es la dirección que llamamos futuro.
Si entendí correctamente, creo que la pregunta es si podría haber cosas que evolucionan hacia atrás en el tiempo con la disminución de la entropía a medida que avanza. Me parece que si uno expresa esta idea con más detalle, podría terminar con un escenario idéntico al que observamos y lo único que hemos logrado es agregarle palabras diferentes. Eso sería como alguien que dice "un círculo es triangular" y luego nosotros decimos "no, no lo es" y luego dicen "sí lo es, porque he definido 'triangular' de una manera nueva que lo hace indistinguible observacionalmente de ' circular'". Obviamente, ese tipo de juego de palabras no ayuda a la comprensión, por lo que no tiene sentido hacerlo. Si, por el contrario,
Pero la pregunta ahora toca cómo la segunda ley de la termodinámica se relaciona con la mecánica estadística y, en última instancia, con la teoría cuántica de campos. Esto sigue siendo algo así como un rompecabezas, creo. Hay teoremas como el teorema H de Boltzmann que contribuyen en gran medida a establecer la conexión, pero que yo sepa no está completamente resuelto.
"Parece que nada es capaz de prohibir la existencia de un sistema con el tiempo invertido, pero tampoco somos capaces de detectarlo (o lo hicimos pero no lo sabíamos). Estoy buscando a alguien que tenga una explicación". para esto."
Primero, definamos lo que entendemos por "tiempo". Toma todas las partículas del universo. Si al menos el estado de uno cambia a un nuevo estado, decimos que el tiempo avanza. Si todas las partículas vuelven a su estado colectivo anterior, afirmamos que el tiempo retrocede. La probabilidad de que al menos una partícula cambie a un nuevo estado es cercana a 1. La probabilidad de que todas las partículas regresen a un estado anterior (como rebobinar una cinta de video) es cercana a cero. Entonces tenemos la impresión de que el tiempo siempre avanza en una escala macro. Ahora, considere solo una partícula. La probabilidad de que vuelva a un estado anterior, es decir, retroceda en el tiempo, es mucho mayor. Es análogo a un lanzamiento de moneda. Si comienzas con cara y obtienes cruz, entonces vuelve a cara. Podrías afirmar que la moneda retrocedió en el tiempo cuando volvió a salir cara. La probabilidad es 0.5. Pero digamos que tienes varias monedas. La probabilidad de volver a su estado colectivo anterior es (0.5)^n. Cuantas más monedas (partículas) tengas en tu universo, menor será la probabilidad de que experimentes el tiempo hacia atrás.
Steve